一种高效的物理气相薄膜沉积设备的制作方法

一种高效的物理气相薄膜沉积设备
【技术领域】
1.本实用新型涉及一种高效的物理气相薄膜沉积设备。

背景技术：

2.薄膜晶体管液晶显示器(以下称tft lcd)行业，业界通常采用物理或化学气相沉积方式进行薄膜沉积。而物理气相沉积(physical vapor deposition)指利用物理过程，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。其基本方法包括蒸镀、溅射(sputter)、离子镀，其中溅射常用于金属、合金或电介质薄膜沉积。溅射镀膜具有基体温度低、薄膜质纯、组织均匀密实、牢固性和重现性好等优点。
3.目前现有溅射镀膜装置，包括溅射靶材、玻璃基板、溅射靶材旋转装置等部件，其存在如下缺点：
4.1)传统物理气相薄膜沉积装置中，针对不同制程，需要多个溅射腔室配合溅射材料，完成玻璃基板镀膜，造成溅射设备总体成本偏高，不利于降低成本；
5.2)且溅射靶材使用过程中，靶材逐渐消耗，表面厚度不断减薄，与玻璃基板的距离不断改变，溅射镀率改变，影响薄膜均匀性；
6.3)另外一方面，由于传统溅射装置一个溅射腔室只能装载1种靶材，当靶材使用至末期时，需频繁停机、开腔更换新靶，造成设备稼动率降低。

技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其溅射腔室内一次装载多枚溅射靶材，不需要频繁停机、开腔更换新靶，有利于提高设备稼动率提升；同时还可实时调整靶材与玻璃基板的距离，保证溅射薄膜的均匀性。
8.本实用新型是这样实现的：
9.一种高效的物理气相薄膜沉积设备，所述沉积设备包括一旋转基座、至少二靶材装载机构、玻璃基板以及控制系统，所述旋转基座中部穿设有旋转转轴，所述旋转转轴与旋转装置相连接，用于带动旋转基座转动，各所述靶材装载机构间隔设置在所述旋转基座上，各所述靶材装载机构上均安装有靶材，所述玻璃基板位于旋转基座的上方，且所述玻璃基板下方的靶材装载机构所在位置的上方为溅射位置；
10.各所述靶材装载机构包括固定底座、升降组件和旋转组件，各所述固定底座下方连接设置在所述旋转基座上，所述固定底座的两侧分别设置有升降组件；各所述升降组件分别与对应靶材的两端相连，用于升降靶材；所述旋转组件与靶材的一端相连，用于旋转靶材；
11.所述控制系统分别与旋转基座的旋转装置、升降组件以及旋转组件电连接。
12.进一步的，各所述升降组件包括升降电机和滚珠丝杆，所述升降电机与滚珠丝杆相连，各所述升降电机的侧壁均与对应固定底座相固定，各所述滚珠丝杆上螺纹均套设有一衔接块，各所述衔接块的一侧分别固定连接在对应的固定板上，各所述固定板远离衔接
块的一侧设置有止推轴承；
13.所述旋转组件包括旋转电机、伞形主动齿轮以及伞形从动齿轮，所述旋转电机侧壁固定在对应的固定板上，所述旋转电机的输出轴与伞形主动齿轮相连，所述伞形主动齿轮与伞形从动齿轮相啮合；各所述靶材的中部穿设有背管，所述背管的一端与止推轴承相连，另一端与伞形传动齿轮后端固定连接，且所述伞形传动齿轮的前端与另一止推轴承固定连接。
14.进一步的，所述沉积设备还包括二溅射遮板，二所述溅射遮板相对设置，且位于玻璃基板和溅射位置之间。
15.进一步的，二所述溅射遮板的上端均向外倾斜设置。
16.进一步的，所述靶材装载机构为四个。
17.进一步的，各所述背管上均设置有固定磁铁。
18.本实用新型的优点在于：
19.本实用新型沉积设备具体制作时针对不同制程，仅需1个溅射腔室一次装载多枚溅射靶材，通过旋转切换靶材，即可完成玻璃基板镀膜，还能通过装载不同材质的靶材，一次可完成不同金属或半导体制程，可降低溅射设备整体成本；还可实时调整靶材与玻璃基板的距离，保证溅射薄膜的均匀性；
20.本实用新型高效的物理气相薄膜沉积设备装载多枚溅射靶材后，不需要频繁停机、开腔更换新靶，靶材安装简便、有利于缩短pm时间，有利于提高设备稼动率提升，进而实现产能提升。
【附图说明】
21.下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
22.图1是本实用新型一种高效的物理气相薄膜沉积设备的纵向剖视图。
23.图2是本实用新型一种高效的物理气相薄膜沉积设备的靶材装载机构的横向示意图。
24.图3是本实用新型一种高效的物理气相薄膜沉积设备的背管结构示意图。
25.附图标号如下：
26.旋转基座1、旋转转轴11、靶材装载机构2、固定底座21、升降组件22、升降电机221、滚珠丝杆222、旋转组件23、旋转电机231、伞形主动齿轮232、伞形从动齿轮233、玻璃基板3、靶材4、背管41、固定磁铁411、固定板5、止推轴承6、溅射遮板7。
【具体实施方式】
27.下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.请参阅图1至图3所示，本实用新型的一种高效的物理气相薄膜沉积设备，所述沉积设备包括一旋转基座1、至少二靶材装载机构2、玻璃基板3 以及控制系统，所述旋转基座1中部穿设有旋转转轴11，所述旋转转轴11 与旋转装置相连接，用于带动旋转基座1转动，各所述靶材装载机构2间隔设置在所述旋转基座1上，各所述靶材装载机构2上均安装有靶材4，所述玻璃基板3位于旋转基座1的上方，且所述玻璃基板3下方的靶材装载机构 2所在位置的上方为溅射位置100；
30.各所述靶材装载机构2包括固定底座21、升降组件22和旋转组件23，各所述固定底座21下方连接设置在所述旋转基座1上，所述固定底座21 的两侧分别设置有升降组件22；各所述升降组件22分别与对应靶材4的两端相连，用于升降靶材4；所述旋转组件23与靶材4的一端相连，用于旋转靶材4；
31.所述控制系统分别与旋转基座1的旋转装置、升降组件22以及旋转组件23电连接。
32.在具体实施中，优选的一实施例：各所述升降组件22包括升降电机221 和滚珠丝杆222，所述升降电机221与滚珠丝杆222相连，各所述升降电机 221的侧壁均与对应固定底座21相固定，各所述滚珠丝杆222上螺纹均套设有一衔接块223，各所述衔接块223的一侧分别固定连接在对应的固定板 5上，各所述固定板5远离衔接块的一侧设置有止推轴承6；
33.所述旋转组件23包括旋转电机231、伞形主动齿轮232以及伞形从动齿轮233，所述旋转电机231侧壁固定在对应的固定板5上，所述旋转电机 231的输出轴与伞形主动齿轮232相连，所述伞形主动齿轮232与伞形从动齿轮233相啮合；各所述靶材4的中部穿设有背管41，所述背管41的一端与止推轴承6相连，另一端与伞形传动齿轮233后端固定连接，且所述伞形传动齿轮233的前端与另一止推轴承6固定连接。
34.在具体实施中，优选的一实施例：所述沉积设备还包括二溅射遮板7，二所述溅射遮板7相对设置，且位于玻璃基板3和溅射位置100之间。
35.在具体实施中，优选的一实施例：二所述溅射遮板7的上端均向外倾斜设置。
36.在具体实施中，优选的一实施例：所述靶材装载机构2为四个。
37.在具体实施中，优选的一实施例：各所述背管41上均设置有固定磁铁 411。
38.在本实用新型的另一个实施例中，其工作过程如下：将各靶材4均安装至对应的所述靶材装载机构2上，通过控制系统控制旋转基座1的旋转装置，将其中一靶材装载机构2旋转至溅射位置100下方；然后控制升降组件22 将靶材4上升至溅射位置100；
39.玻璃基板3搬入后，溅射位置100的靶材4开始溅射镀膜，当靶材4 表面厚度变小后，升降组件22再次运转提升靶材4，即对溅射位置100的靶材4高度进行适时调整，维持靶材4与玻璃基板3距离ts(target substrate 靶基底)为恒定值；
40.当该靶材4消耗完后(或更换另一靶材时)，其对应的升降组件22下降至初始位置，旋转基座1开始旋转，将相邻的另一新靶材4旋转至至溅射位置100下方，然后再将升降组件22将新的靶材4上升至溅射位置100，并开始溅射。如此往复，直至溅射完成。
41.本实用新型沉积设备具体制作时针对不同制程，仅需1个溅射腔室一次装载多枚溅射靶材，通过旋转切换靶材，即可完成玻璃基板镀膜，还能通过装载不同材质的靶材，一
次可完成不同金属或半导体制程，可降低溅射设备整体成本；还可实时调整靶材与玻璃基板的距离，保证溅射薄膜的均匀性；
42.本实用新型高效的物理气相薄膜沉积设备装载多枚溅射靶材后，不需要频繁停机、开腔更换新靶，靶材安装简便、有利于缩短pm时间，有利于提高设备稼动率提升，进而实现产能提升。
43.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

技术特征：

1.一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其特征在于：所述沉积设备包括一旋转基座、至少二靶材装载机构、玻璃基板以及控制系统，所述旋转基座中部穿设有旋转转轴，所述旋转转轴与旋转装置相连接，用于带动旋转基座转动，各所述靶材装载机构间隔设置在所述旋转基座上，各所述靶材装载机构上均安装有靶材，所述玻璃基板位于旋转基座的上方，且所述玻璃基板下方的靶材装载机构所在位置的上方为溅射位置；各所述靶材装载机构包括固定底座、升降组件和旋转组件，各所述固定底座下方连接设置在所述旋转基座上，所述固定底座的两侧分别设置有升降组件；各所述升降组件分别与对应靶材的两端相连，用于升降靶材；所述旋转组件与靶材的一端相连，用于旋转靶材；所述控制系统分别与旋转基座的旋转装置、升降组件以及旋转组件电连接。2.如权利要求1所述的一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其特征在于：各所述升降组件包括升降电机和滚珠丝杆，所述升降电机与滚珠丝杆相连，各所述升降电机的侧壁均与对应固定底座相固定，各所述滚珠丝杆上螺纹均套设有一衔接块，各所述衔接块的一侧分别固定连接在对应的固定板上，各所述固定板远离衔接块的一侧设置有止推轴承；所述旋转组件包括旋转电机、伞形主动齿轮以及伞形从动齿轮，所述旋转电机侧壁固定在对应的固定板上，所述旋转电机的输出轴与伞形主动齿轮相连，所述伞形主动齿轮与伞形从动齿轮相啮合；各所述靶材的中部穿设有背管，所述背管的一端与止推轴承相连，另一端与伞形传动齿轮后端固定连接，且所述伞形传动齿轮的前端与另一止推轴承固定连接。3.如权利要求1所述的一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其特征在于：所述沉积设备还包括二溅射遮板，二所述溅射遮板相对设置，且位于玻璃基板和溅射位置之间。4.如权利要求3所述的一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其特征在于：二所述溅射遮板的上端均向外倾斜设置。5.如权利要求1所述的一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其特征在于：所述靶材装载机构为四个。6.如权利要求2所述的一种高效的物理气相薄膜沉积设备，其特征在于：各所述背管上均设置有固定磁铁。

技术总结

本实用新型提供了一种高效的物理气相薄膜沉积设备，包括一旋转基座、至少二靶材装载机构、玻璃基板以及控制系统，旋转基座中部穿设有旋转转轴，旋转转轴与旋转装置相连接，用于带动旋转基座转动，各靶材装载机构间隔设置在旋转基座上，各靶材装载机构上均安装有靶材，所述玻璃基板位于旋转基座的上方，且所述玻璃基板下方的靶材装载机构所在位置的上方为溅射位置；各靶材装载机构的固定底座的两侧设置有升降组件；各升降组件分别与靶材两端相连，旋转组件与靶材的一端相连。本实用新型溅射腔室内一次装载多枚溅射靶材，不需要频繁停机、开腔更换新靶，有利于提高设备稼动率提升；同时还可实时调整靶材与玻璃基板的距离，保证溅射薄膜的均匀性。溅射薄膜的均匀性。溅射薄膜的均匀性。